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電力需求側管理及智能電力監控技術在電氣設備制造行業錯峰限電中的應用

更新時間：2014-02-26

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蔡舒韜

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

一、行業用戶用電特性分析

電氣設備行業按國民生產行業可細分為:電機制造(發電機組制造，電動機制造，微電機及其他電機制造)；輸配電及控制設備制造（變壓器、整流器和電感器制造，電容器及其配套設備制造）；電線、電纜、光纜及電工器材制造（電線電纜制造，光纖、光纜制造）等，主要從事電氣整機產品制造的行業。電氣設備行業產品應用范圍較廣，正進入國民經濟和人民生活的各個領域。

該行業按變壓器容量分為大型及中小型生產企業，大型企業則采用雙電源供電方式，中小企業一般采用單電源供電，用戶一般生產時間為8：00～17：00，也有24小時連續生產的，對于白天生產的高峰、低谷負荷差較大，屬于典型的“中間大、兩頭小”，連續生產的其負荷曲線相對較平穩，一般相差20％左右。在高溫或嚴寒季節，該類企業的用電需求也有所變化，隨著溫度的變化，用電負荷將有顯著上升。從全年來看，該類企業呈現“夏、冬季負荷高，春、秋季負荷小”的特點。

由于電氣設備行業的產品較為廣泛，因而，該類企業的工藝標準、環境控制等要求也不盡相同，主要用電設備見下表：

電氣設備制造行業設備分類表

二、行業用戶參與錯峰限電能力分析

1. 該行業用電負荷隨時段、季節、氣候影響較大，其負荷曲線白天呈現“中間大、兩頭小”，而年負荷曲線呈現“夏、冬季負荷高，春、秋季負荷小”的特點。當電網負荷出現缺口時，依據其負荷特點，有步驟、計劃地進行負荷控制，按照先控非生產負荷再控生產負荷、先一般負荷再重要負荷的原則實施技術錯峰。

2. 緊急錯峰限電時停用負荷能快上快下、且不造成人身及重大設備損壞的設備，如照明、空調、辦公設施、沖床、沖壓、電焊、銅鋁焊、機床、銑床、壓縮機、增壓機、車床等設備。一些重要負荷如消防設備，不適宜參與快速錯避峰。

3. 該行業用戶階段性錯峰可以通過企業內部采取調控措施、調整上下班時間、安排部分設備檢修及安排放高溫假等方式開展。如通過企業內部采取調控措施的方式，可采用綠色照明技術、停沖床、沖壓、電焊、銅鋁焊等設備；如調整上下班時間的方式，可將主要用電設備安排在低谷時段用電，避免同時上下班造成的用電負荷驟增驟減的狀況；如采用安排部分設備檢修的方式，可安排生產線等設備在用電高峰期間進行檢修。

三、行業用戶參與錯峰限電技術方案

（一）缺口等級IV級參與方案

1. 階段性錯峰：

在接到錯峰指標停后勤用電設施。

2. 緊急錯峰：

考慮到電網負荷缺口較小，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電高峰期間停照明、計算機打印機等辦公電器、空調、噴塑、修理等非生產負荷；10：30～11：30停食堂；在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間停用沖床、沖壓、電焊、銅鋁焊、機床、銑床、壓縮機、增壓機、行吊、車床、冷水機組、烘房等輔助生產負荷。

（二）缺口等級III級參與方案

1. 階段性錯峰：

在接到錯峰指標停后勤用電及輔助生產用電設施。

2. 緊急錯峰：

隨著電網缺口的逐步加大，在執行IV級方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間增停注塑機、熱處理、回火爐、箱式爐、電鍋爐、成纜機等輔助生產負荷。

（三）缺口等級II級參與方案

1. 階段性錯峰：

在接到錯峰指標停后勤用電、輔助生產用電設施及一半生產線或安排一半設備檢修。

2. 緊急錯峰：

隨著電網缺口的進一步加大，供需矛盾顯著時，在執行III級方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間增停2條流水線、2條生產線等主要生產負荷。

（四）缺口等級I級參與方案

1. 階段性錯峰：

在接到錯峰指標停后勤用電、輔助生產用電設施及全部生產線、安排設備檢修或放高溫（嚴寒）假。

2. 緊急錯峰：

隨著電網缺口的進一步加大，供需矛盾無法平衡時，在執行II級方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間停包括另外2條流水線、2條生產線在內的所有用電設施，保安負荷除外。

四、行業用戶參與錯峰限電風險及注意事項

1. 遇到突然停電，會使工作中的行車失去平衡，將產生傾斜、脫落，機體本身可能損壞、報廢，地面的設施、作業人員也可能被砸傷，造成損害和人員傷亡。

2. 一些在高精密數控設備上進行的設備設施，突然停電會造成系統數據丟失，產品報廢，設備嚴重損傷，恢復正常生產需要較長時間，產生重大經濟損傷。

3. 溶化爐、高頻爐、鍋爐等設備如遇突然停電，會使爐膛報廢，溶煉的金屬溶液報廢，且存在發生火災的隱患。

因此，該行業參與錯峰時，企業應根據自身的實際情況，科學、合理地編制內部應急預案，主動配合錯峰實施，杜絕惡性事故發生，將損失降到zui低。

五、智能電力監控的功能與應用

某電氣制造公司需要對全廠的產品耗能情況做到更加精細化的預算和管理，能夠實現電力參數的測量顯示和電能計量，電流越限報警（現場采用三層紅黃綠信號燈顯示）。現場采用Acrel-3000電能管理系統配合ACR系列管理儀表實現遠程電參量（電流，電壓，功率，功率因素等）實時監測與分類電能計量。以現場測得的zui大需量（MD）與系統預先設定的需量限定值進行比較，在超量時報警。

5.1 網絡結構拓撲圖

整個系統采用網絡分布式結構，監控主機位于辦公樓二樓的環境品質檢測部，數據采集主要劃分為三個區，洗衣機生產回路設備、冰箱生產回路設備和老廠空調生產回路設備。電力儀表的通訊為485總線結構，將信號通過屏蔽雙絞線傳輸到數據采集器，數據采集器連入廠區的局域網中。

5.2 系統功能

1）系統主界面

系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態、綠色表示分閘狀態）可以看到各回路的分合閘狀態。

登錄普通權限用戶，通過主界面的操作，可以查看各回路運行的電參量（電流、電壓、有功、無功、功率因數、電度）；登錄zui高權限用戶，可以實現系統內部電度報表、電流曲線、報警信息的打印及導出功能。

2）系統遙信狀態報警

系統發生運行故障時，會及時發出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。

3）趨勢曲線分析

Acrel-3000電能管理系統提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線的分析界面，通過調用相關回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網絡進行質量分析。

4）報表統計

電能報表分為時報表、日報表、月報表三種報表。選擇要查詢的日期，可顯示每個時段的用電量，顯示每個時段用電量的報表對比柱狀圖，方便管理員查看分析。

5）電能餅圖

可以查看任意時段不同回路的電能百分比，方便了公司內部能耗的調整。

運行效果

1）實時性：項目實施前現場數據主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統一，可對性差；項目實施后后臺實時采集，50mS一次，可比性強。

2）存儲管理：項目實施前紙質記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數據日期管理復雜；項目實施后計算機存儲，數據可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。

3）整體分析：項目實施前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比；項目實施后通過曲線分析，峰平谷時段對比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調配相對均衡。

4）數據安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續數據備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統自動即時備份。

設備管理：項目實施前各個抽屜柜回路通斷電要現場去查看，斷電時無報警；項目實施后通過后臺一次系統圖清晰展示，回路跳閘時，后臺自動記錄，并伴隨自動報警。

5）負荷調整：項目實施前調整三相回路負荷平衡比較困難；項目實施后實時管理分配各個回路電流任務，使三相電流平衡，日志記錄。

六、主要監控產品

（1）高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表

該表為電能質量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜。

（2）低壓聯絡或出線回路選ACR220EL電力儀表

該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、zui大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯絡柜、出線柜。

（3）低壓出線柜選ARD系列

該表測量三相電流、定值查詢、定值整定、過載、斷相（不平衡）、堵轉、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護、SOE記錄、多種起動模式、RS485通訊接口、MODbus協議/Profibus-DP協議可選。

（4）節能產品可選導軌表或APF有源濾波裝置

照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量。

ARD

DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量。

DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、zui大需量統計；電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動力柜。

ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統，從而實現諧波治理和無功補償。

七、設備清單

參考文獻：

[1]安科瑞電氣股份有限公司系統解決方案.2013.1版.

[2]電氣設備制造行業錯峰限電技術指導.

作者簡介：

蔡舒韜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監控與電能管理系統，: 2880157861 15106209610